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BATTERIE agli IONI DI LITIO

[ 08/11/2012 ]

Gilbert N. Lewis fabbricò le prime batterie al litio nel 1912 ma le prime pile non ricaricabili furono create solo all’inizio degli anni settanta. La batteria ricaricabile agli ioni di litio necessitò di altri venti anni di sviluppo prima che fosse sicura abbastanza per essere usata in massa e la prima versione commerciale fu creata dalla Sony nel 1991.
La batteria ricaricabile nota come accumulatore agli ioni di litio (a volte abbreviato Li-Ion) è un tipo di batteria comunemente impiegato nell'elettronica di consumo. È attualmente uno dei tipi più diffusi di batteria per laptop e telefono cellulare, nonché per alcune auto elettriche, con uno dei migliori rapporti peso/potenza, nessun effetto memoria ed una lenta perdita della carica quando non è in uso. Tali batterie possono essere pericolose se impiegate impropriamente e se vengono danneggiate, e comunque, a meno che non vengano trattate con cura, si assume che possano avere una vita utile limitata.


Vantaggi:
Le batterie agli ioni di litio possono essere costruite in una vasta gamma di forme e dimensioni, in modo da riempire efficientemente gli spazi disponibili nei dispositivi che le utilizzano.
Tali batterie sono anche più leggere delle equivalenti fabbricate con altri componenti chimici, questo perché gli ioni di litio hanno una densità di carica molto elevata - la più alta di tutti gli ioni che si sviluppano naturalmente.
Gli ioni di litio sono piccoli e mobili e immagazzinabili più rapidamente di quelli di idrogeno, inoltre una batteria basata sul litio è più piccola di una con elementi di idrogeno, come le batterie all'idruro metallico di nichel e con meno gas volatili. Gli ioni necessitano di meno intermediari per essere immagazzinati, cosicché la densità di energia risulta più elevata.
Le batterie Li-ion non soffrono dell'effetto memoria. Hanno anche un basso ritmo di auto-scarica approssimativamente del 5% mensile, paragonato rispettivamente all'oltre 30% mensile e 20% mensile delle batterie all'idruro metallico di nichel e al nichel-cadmio.
In effetti, le batterie Li-Ion non hanno praticamente processi di auto-scarica ma soffrono di una lenta perdita di capacità. D'altro canto, le pile al Li-Ion "intelligenti" si auto-scaricano lentamente, a causa del piccolo consumo del circuito di monitoraggio della tensione inserito in esse; questo consumo è la sorgente più importante di auto-scarica in queste batterie.


Svantaggi:
Il principale svantaggio della batteria al Li-Ion è che presenta un degrado progressivo anche se non viene utilizzata (ha una durata di conservazione fissa, in inglese shelf life, a partire dal momento della fabbricazione, indipendentemente dal numero di cicli di carica/scarica).
Ad un livello di efficienza del 100%, una tipica batteria Li-Ion per calcolatore portatile caricata al 25% e conservata a 25 °C perderà fino al 20% della sua capacità all'anno. Tuttavia la batteria di un computer portatile poco ventilato potrebbe venire esposta a temperature più alte, abbreviandone ulteriormente la durata[senza fonte]. Questo tipo di degrado peggiora con l'aumento della temperatura di conservazione e dello stato di carica.
Questo tipo di batterie presentano grossi problemi quando la richiesta di potenza risulta elevata (A•h), al contrario, dispositivi che richiedono bassa potenza, come i telefoni portatili, possono sfruttare l'intero ciclo di vita della batteria senza problemi.
Una pila al Li-Ion singola non va mai scaricata sotto una certa tensione, per evitare danni irreversibili. Di conseguenza tutti i sistemi che utilizzano batterie al Li-Ion sono equipaggiati con un circuito che spegne il sistema quando la batteria viene scaricata sotto una certa soglia.


Quando il circuito di monitoraggio della tensione è montato all'interno della batteria (la cosiddetta "batteria intelligente") anziché come equipaggiamento esterno, e consuma continuamente una piccola corrente dalla batteria anche quando non è in uso, la batteria non va a maggior ragione immagazzinata per lunghi periodi completamente scarica, per evitare danni permanenti.
Le batterie Li-Ion non sono durature come quelle al nichel metal-idruro o al nichel-cadmio e possono essere pericolose se se ne sbaglia l'utilizzo. Di solito sono anche più costose.
Un problema delle batterie a base di Litio è l'approvvigionamento della materia prima: il litio è disponibile in natura in quantità limitata e richiede processi di estrazione particolarmente complicati e costosi; il mercato è in mano a pochi produttori, SQM, FMC e CHEMETALL.


A differenza delle batterie al nichel-cadmio, le batterie agli ioni di litio andrebbero caricate presto e spesso, inoltre non andrebbero mai "ciclate profondamente" come quelle al Nichel-Cadmio (ovvero scaricate completamente e ricaricate al 100%).
Le batterie al Li-Ion andrebbero mantenute fredde, l'invecchiamento è molto più rapido alle alte temperature.











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